JP3473009B2 - 耐震補強構造及びその構築方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として杭や地下
埋設部分を有する構造物の耐震補強構造及びその構築方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】構造物の基礎形式は、直接基礎、杭基
礎、ケーソン基礎等に大別されるが、表層近傍の地盤強
度が構造物の重量に比して相対的に小さい場合には、良
質な支持層まで杭を打ち込む杭基礎を採用するととも
に、構造物に一定の地下埋設部分を設けることが多い。

【０００３】ここで、設計時に用いた地震外力では不十
分であってその見直しが必要となることがあるが、杭自
体に問題がある場合はともかく、杭の健全性に問題がな
いのであれば、構造物、特にその地下埋設部分を耐震補
強することで構造物の健全性を維持できる場合が多い。
そして、耐震補強の際には、構造物の重量をできるだけ
増加させずに強度増大を図るのが望ましく、例えば炭素
繊維シートの巻付けによる補強が効果的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような耐震補強方法では、工事期間中、施設の供用を
中断しなければならないという問題や、耐震補強自体に
コストがかかるという問題を生じていた。

【０００５】一方、新設の構造物については、上述した
施設供用の問題は生じないが、構造物の重量を抑えつつ
その強度増大を図ることにやはりコストがかかるという
問題に変わりはなく、現状の耐震補強に代わる新たな耐
震補強対策が望まれていた。

【０００６】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、工事期間中に施設の供用を中断することな
く、しかも経済性に優れた構造物の耐震補強構造及びそ
の構築方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る耐震補強構造は請求項１に記載したよ
うに、構造物の地下埋設部分と周辺地盤との間に中空空
間を形成するとともに該中空空間内に所定の緩衝材を充
填してなる相対変位吸収領域を備えるとともに前記中空
空間内に伸縮性ネットを水平に張設してなり、該伸縮性
ネットは、地震時に浸水した地下水による前記緩衝材の
浮力を支持して該緩衝材の浮き上がりを防止するように
なっているものである。

【０００８】また、本発明に係る耐震補強構造は、引張
材を前記伸縮性ネットに結び付けた上、該引張材の下端
を地盤内に定着したものである。

【０００９】また、本発明に係る耐震補強構造は請求項
３に記載したように、構造物の地下埋設部分と周辺地盤
との間に中空空間を形成するとともに該中空空間内に所
定の緩衝材を充填してなる相対変位吸収領域を備え、前
記地下埋設部分と前記周辺地盤の土留め壁の対向する各
側壁に凹凸部材を取り付け、該凹凸部材と前記緩衝材と
を係合させることによって地震時に浸水した地下水によ
る前記緩衝材の浮力を支持し該緩衝材の浮き上がりを防
止するようにしたものである。また、本発明に係る耐震
補強構造の構築方法は請求項４に記載したように、構造
物の地下外壁周囲を掘り下げて中空空間を形成した後、
該中空空間に緩衝材を充填して相対変位吸収領域を構築
する耐震補強構造の構築方法であって、地震時に浸水し
た地下水による前記緩衝材の浮力を支持する伸縮性ネッ
トを前記中空空間内に水平に張設して該緩衝材の浮き上
がりを防止するものである。

【００１０】本発明に係る耐震補強構造及びその構築方
法においては、構造物の地下埋設部分と周辺地盤との間
に備えられた相対変位吸収領域が地震時における地下埋
設部分と周辺地盤との相対変位を吸収する。したがっ
て、地震時における側方からの地震入力が小さくなり、
その分、構造物全体に入力する地震エネルギーが減少す
るとともに、周辺地盤からの土圧が構造物の地下埋設部
分に作用しなくなるので、構造物の地下埋設部分の部材
力が大幅に低減する。また、周辺地盤が構造物の地下埋
設部分を拘束しなくなるので、構造物の固有周期が長周
期化し、地震波の卓越周期から外れる、いわば免震効果
も期待できる。

【００１１】一方、相対変位吸収領域内に充填された緩
衝材は、地震時における構造物の振動エネルギーを吸収
する減衰部材として作用し、構造物の揺れを速やかに収
斂させる。そして、かかる緩衝材は、中空空間内で浮き
上がることがないように構成してあるので、中空空間の
水、特に地震時において周辺地盤から浸入した地下水に
よって浮き上がる懸念がなくなり、上述したエネルギー
吸収機能は、地震時においても確実に発揮される。

【００１２】緩衝材は、軽量ゆえ取り扱いが容易でなお
かつエネルギー吸収能に優れたものを主な対象とし、具
体的には、発泡スチロールや発泡ウレタンといった発泡
体、ゴム、アスファルト、シリコン等が考えられる。

【００１３】緩衝材の浮き上がりを防止するための構成
は任意であってさまざまな構成が可能であり、例えば、
前記中空空間内に伸縮性ネットを水平に張設した構成が
可能である。かかる構成によれば、緩衝材の浮力は伸縮
性ネットで支持され、該緩衝材の浮き上がりが防止され
る。伸縮性ネットは、緩衝材の最頂部にだけ張設するよ
うにしてもよいが、例えば数段に分けて張設するように
すれば、緩衝材の浮力を分散支持することができるの
で、地震時の信頼性が高まる。なお、伸縮性ネットは、
構造物の地下埋設部分と周辺地盤との間に生じた地震時
相対変位に伴って伸縮するので、相対変位吸収領域とし
ての機能に何ら支障は生じない。

【００１４】また、緩衝材の浮き上がりを防止する他の
構成例としては、該緩衝材を地下埋設部分若しくは周辺
地盤に固定した構成が考えられる。なお、固定の仕方
は、接着剤による接着、アンカーボルト等による定着、
周辺地盤や構造物の地下埋設部分との摩擦あるいは係合
などから適宜選択すればよい。

【００１５】なお、本発明で言うところの周辺地盤に
は、該地盤の崩落を防止するために構築された土留め壁
や地山安定材を含むものとする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る耐震補強構造
及びその構築方法の実施の形態について、添付図面を参
照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品
等については同一の符号を付してその説明を省略する。

【００１７】図１は、本実施形態に係る構造物の耐震補
強構造を示したものである。同図でわかるように、本実
施形態に係る構造物の耐震補強構造は、構造物１の地下
埋設部分２と周辺地盤３との間にドライエリアのような
中空空間８を形成するとともに該中空空間内に所定の緩
衝材５を充填してなる相対変位吸収領域４を備え、地震
時における地下埋設部分２と周辺地盤３との相対変位を
吸収するようになっている。

【００１８】緩衝材５は、軽量ゆえ取り扱いが容易でな
おかつエネルギー吸収能に優れた発泡スチロールや発泡
ウレタンなどの発泡体で形成してある。かかる緩衝材５
は、エネルギー吸収効果が高くなるように、大きさが例
えば数ｃｍ〜数十ｃｍ角程度の範囲でばらつきを有する
ものを使用するのがよい。

【００１９】一方、相対変位吸収領域４の中空空間８に
は伸縮性ネット６ａ、６ｂ、６ｃを水平に張設してあ
り、緩衝材５の浮き上がりを防止するようになってい
る。なお、かかる伸縮性ネット６ａ、６ｂ、６ｃは、構
造物１の地下埋設部分２及び周辺地盤３の側壁に繋着す
ればよいが、中間付近に作用する大きな浮力を確実に支
持するため、同図に示すように、引張材７を各伸縮性ネ
ット６ａ、６ｂ、６ｃに結び付けた上、その下端を地盤
内に定着するようにしておくのがよい。また、伸縮性ネ
ット６ａ、６ｂ、６ｃの網目の大きさは、緩衝材５の大
きさよりも十分に小さくしておく。

【００２０】本実施形態に係る構造物の耐震補強構造を
構築するにあたっては、構造物１の地下外壁周囲を掘り
下げて中空空間８を形成した後、該中空空間に緩衝材５
を充填して相対変位吸収領域４を構築する。

【００２１】本実施形態に係る耐震補強構造及びその構
築方法においては、構造物１の地下埋設部分２と周辺地
盤３との間に備えられた相対変位吸収領域４が地震時に
おける地下埋設部分２と周辺地盤３との相対変位を吸収
する。したがって、地震時における側方の周辺地盤３か
らの地震入力が小さくなり、その分、構造物１全体に入
力する地震エネルギーが減少するとともに、周辺地盤３
からの土圧が構造物１の地下埋設部分２に作用しなくな
るので、構造物１の地下埋設部分２の部材力が大幅に低
減する。また、周辺地盤３が構造物１の地下埋設部分２
を拘束しなくなるので、構造物１の固有周期が長周期化
し、地震波の卓越周期から外れる、いわば免震効果も期
待できる。

【００２２】一方、相対変位吸収領域４内に充填された
緩衝材５は、地震時における構造物１の振動エネルギー
を吸収する減衰部材として作用し、構造物１の揺れを速
やかに収斂させる。そして、かかる緩衝材５は、伸縮性
ネット６ａ、６ｂ、６ｃによって中空空間内における浮
き上がりが防止される。

【００２３】以上説明したように、本実施形態に係る耐
震補強構造及びその構築方法によれば、地震時における
地下埋設部分２と周辺地盤３との相対変位を相対変位吸
収領域４で吸収することによって地震入力の低減を図る
とともに、相対変位吸収領域４内に充填された緩衝材５
によって構造物１の振動エネルギーを吸収するようにし
たので、従来のように構造物１自体の構造断面を増大さ
せたり炭素繊維シート等で耐震補強したりすることな
く、構造物１の耐震性能を向上させることができる。

【００２４】そのため、設計外力の見直しがあったとし
ても、設計面であれ施工面であれ容易に対応することが
できるとともに、相対変位吸収領域４を構築するのに構
造物１の供用を中断する必要もない。

【００２５】図２は、本実施形態に係る耐震補強構造及
びその構築方法の作用効果を確認するために行った動的
応答解析の結果を示したグラフであり、相対変形吸収領
域４を設けたことにより、構造物１に作用する地震時水
平土圧を大幅に低減できることがわかる。

【００２６】また、構造物１の内部を耐震補強するわけ
ではないので、耐震補強に要するコストを抑えることが
可能であり、特に構造物１が新設である場合には、その
基礎工事と並行して相対変位吸収領域４を構築すること
ができるので、大幅なコストダウンが可能となる。

【００２７】また、本実施形態に係る耐震補強構造及び
その構築方法によれば、相対変位吸収領域４の中空空間
８内に伸縮性ネット６ａ、６ｂ、６ｃを水平に張設した
ので、地震時において中空空間内に地下水が浸水し該地
下水によって緩衝材５が浮力を受けたとしても、その浮
力を伸縮性ネット６ａ、６ｂ、６ｃで支持し、緩衝材５
の浮き上がりを防止することができる。

【００２８】したがって、地震時に周辺地盤３から浸入
した地下水によって緩衝材５が浮き上がる懸念がなくな
り、上述したエネルギー吸収機能は、地震時においても
確実に発揮される。なお、伸縮性ネット６ａ、６ｂ、６
ｃの網目の大きさを適宜設定することにより、大きさや
形状にばらつきがある梱包用廃材等も緩衝材５として再
利用することが可能となるという作用効果も奏する。

【００２９】また、本実施形態に係る耐震補強構造及び
その構築方法によれば、伸縮性ネット６ａ、６ｂ、６ｃ
を３段に分けて張設したので、緩衝材５の浮力を分散支
持することが可能となり、地震時の信頼性が高まる。

【００３０】本実施形態では、相対変位吸収領域４と周
辺地盤３との境界を鉛直面としたが、必ずしも鉛直面と
する必要はなく、例えば図３に示すように、周辺地盤３
に形成された法面３２と構造物１の地下埋設部分２（地
下外壁）との間を中空空間８とするとともに該中空空間
内に緩衝材５を充填し、これを相対変位吸収領域３３と
してもよい。

【００３１】また、本実施形態では特に言及しなかった
が、周辺地盤が軟弱な場合、地震時において該地盤が相
対変位吸収領域側に崩落する懸念がある。かかる場合に
は、図４(a)に示すように、相対変位吸収領域４に対向
する側の周辺地盤３に地中連続壁、鋼板、鋼管矢板等で
構成した土留め壁４１を設けたり、同図(b)に示すよう
に、相対変位吸収領域３３に対向する側の周辺地盤３の
法面に吹付けコンクリート等で構成した地山安定材４２
を設けるようにすればよい。

【００３２】かかる構成によれば、地震時における相対
変位吸収領域側への周辺地盤３の崩落はもちろんのこ
と、緩衝材５への過大な土圧発生も未然に防止され、上
述したような相対変位領域を設けたことによる地震入力
の低減等の効果を確実かつ長期的に得ることが可能とな
る。

【００３３】また、本実施形態では、緩衝材５の浮き上
がりを伸縮性ネット６ａ、６ｂ、６ｃで防止するように
したが、かかる構成に代えて、図５(a)に示すように、
構造物１の地下埋設部分２と周辺地盤３の土留め壁４１
の対向する各側壁に凹凸部材５１を取り付け、該凹凸部
材と緩衝材５２とを係合させることによって、地下水に
よる浮き上がりを防止するようにしてもよい。また、同
図(b)に示すように、構造物１の地下埋設部分２と周辺
地盤３の土留め壁４１の対向する各側壁に接着剤５３を
予め塗布し、しかる後に緩衝材５２を接着させることに
よって、地下水による浮き上がりを防止するようにして
もよい。なお、かかる構成で使用する緩衝材５２は、現
場発泡タイプの発泡体で構成することが考えられる。

【００３４】また、図６に示すように、中空空間８内に
充填された緩衝材６２をスタッドボルト、アンカーボル
ト、差し筋などの定着部材６１によって構造物１の地下
埋設部分２及び周辺地盤３の土留め壁４１にそれぞれ連
結することによって、地下水による浮き上がりを防止す
るようにしてもよい。かかる構成で使用する緩衝材６２
は、例えば盛土材として使用されている板状発泡体を転
用することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る耐震補
強構造及びその構築方法によれば、従来のように構造物
自体の構造断面を増大させたり炭素繊維シート等で耐震
補強したりすることなく、構造物の耐震性能を向上させ
ることができる。そのため、設計外力の見直しがあった
としても、設計面であれ施工面であれ容易に対応するこ
とができるとともに、相対変位吸収領域を構築するのに
構造物の供用を中断する必要もない。また、地震時にお
いて中空空間内に地下水が浸水し該地下水によって緩衝
材が浮力を受けたとしても、その浮力を伸縮性ネットで
支持し、緩衝材の浮き上がりを確実に防止することがで
きるとともに、伸縮性ネットの網目の大きさを適宜設定
することにより、大きさや形状にばらつきがある梱包用
廃材等も緩衝材として再利用することが可能となるとい
う効果も奏する。また、地震時において中空空間内に地
下水が浸水し該地下水によって緩衝材が浮力を受けたと
しても、係合、接着、定着といった既存の固定手段を用
いて緩衝材を周辺地盤や構造物の地下埋設部分に固定す
ることにより、緩衝材に作用する浮力を周辺地盤等に伝
達させてその浮き上がりを確実に防止することができる
という効果も奏する。

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る構造物の耐震補強構造の図で
あり、(a)は鉛直断面図、(b)はＡ―Ａ線に沿う水平断面
図。

【図２】本実施形態に係る構造物の耐震補強構造の作用
効果を確認するために行った解析結果を示したグラフ。

【図３】変形例に係る構造物の耐震補強構造の鉛直断面
図。

【図４】別の変形例に係る構造物の耐震補強構造の鉛直
断面図。

【図５】別の変形例に係る構造物の耐震補強構造の鉛直
詳細断面図。

【図６】別の変形例に係る構造物の耐震補強構造の鉛直
詳細断面図。

【符号の説明】

１ 構造物 ２ 地下埋設部分 ３ 周辺地盤 ４、３３ 相対変位吸収領域 ５、５２、６２ 緩衝材 ６ａ、６ｂ、６ｃ 伸縮性ネット ８ 中空空間 ４１ 土留め壁 ４２ 地山安定材 ５１ 凹凸部材（固定手段） ５３ 接着剤（固定手段） ６１ 定着部材（固定手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−177061（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−125414（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−173288（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−140319（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02D 27/34 E02D 27/48

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造物の地下埋設部分と周辺地盤との間
   に中空空間を形成するとともに該中空空間内に所定の緩
   衝材を充填してなる相対変位吸収領域を備えるとともに
   前記中空空間内に伸縮性ネットを水平に張設してなり、
   該伸縮性ネットは、地震時に浸水した地下水による前記
   緩衝材の浮力を支持して該緩衝材の浮き上がりを防止す
   るようになっていることを特徴とする耐震補強構造。
2. 【請求項２】 引張材を前記伸縮性ネットに結び付けた
   上、該引張材の下端を地盤内に定着した請求項１記載の
   耐震補強構造。
3. 【請求項３】 構造物の地下埋設部分と周辺地盤との間
   に中空空間を形成するとともに該中空空間内に所定の緩
   衝材を充填してなる相対変位吸収領域を備え、前記地下
   埋設部分と前記周辺地盤の土留め壁の対向する各側壁に
   凹凸部材を取り付け、該凹凸部材と前記緩衝材とを係合
   させることによって地震時に浸水した地下水による前記
   緩衝材の浮力を支持し該緩衝材の浮き上がりを防止する
   ようにしたことを特徴とする耐震補強構造。
4. 【請求項４】 構造物の地下外壁周囲を掘り下げて中空
   空間を形成した後、該中空空間に緩衝材を充填して相対
   変位吸収領域を構築する耐震補強構造の構築方法であっ
   て、地震時に浸水した地下水による前記緩衝材の浮力を
   支持する伸縮性ネットを前記中空空間内に水平に張設し
   て該緩衝材の浮き上がりを防止することを特徴とする耐
   震補強構造の構築方法。